CN108097530A - 一种平面靶材背面金属化设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种平面靶材背面金属化设备及方法，该设备包括热台、靶材推杆、数控推杆传动丝杆、数控三轴龙门滑台、超声波涂铟机和热台温控箱，热台是由N个单温区热台组成，数控推杆传动丝杆通过丝杆安装块分别安装在热台的丝杆安装槽内，数控推杆传动丝杆的一端安装有丝杆电机，靶材推杆设置有N‑1根，靶材推杆间隔一个单温区热台宽度的距离通过推杆安装块安装在数控推杆传动丝杆上，数控三轴龙门滑台安装在热台上，超声波涂铟机安装在数控三轴龙门滑台的Z方向轴上，N的取值为3‑10；该方法采用连续性、全自动的生产方式。本发明可实现自动涂铟、多温区流水作业，可提高操作效果和工作效率，降低工人的劳动强度并改善作业环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种背面金属化设备及方法，特别涉及一种平面靶材背面金属化设备及方法。
背景技术
陶瓷平面靶材是通过一块铜质的背板安装到磁控溅射镀膜机上的。所以靶材安装前，必须先将其焊接到铜背板上。靶材以金属铟为焊料，钎焊在铜板上，为增加焊接强度，需先在靶材背面涂上一层铟，即背面金属化。
现有背面金属化操作是，人工手持超声波涂铟机，站在200℃的热台旁操作，然后等热台降温后，取下完工的靶材。这样操作，工人劳动强度大，工作环境恶劣，且等待热台降温时间长，效率低下。
目前未见有专用于平面靶材背面金属化的设备，故需要研发一种设备专用于陶瓷平面靶材背面金属化，以降低工人的劳动强度和改善工人的作业环境。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种平面靶材背面金属化设备及方法，该设备及方法可实现自动涂铟、多温区流水作业，可提高操作效果和工作效率，降低工人的劳动强度并改善作业环境。
解决上述技术问题的技术方案是：一种平面靶材背面金属化设备，包括热台、靶材推杆、数控推杆传动丝杆、数控三轴龙门滑台、超声波涂铟机和用于控制热台温度的热台温控箱，所述的热台是由N个单温区热台组成，热台的两侧边缘设置有丝杆安装槽，所述热台温控箱的数量与单温区热台相同，每个单温区热台上配套安装一个热台温控箱，数控推杆传动丝杆设置有两根，两根数控推杆传动丝杆通过丝杆安装块分别安装在丝杆安装槽内，数控推杆传动丝杆的一端安装有丝杆电机，所述的靶材推杆设置有N-1根，靶材推杆间隔一个单温区热台宽度的距离通过推杆安装块安装在两根数控推杆传动丝杆上并位于热台上方，所述靶材推杆的两端通过转轴安装在推杆安装块上，推杆安装块开有内螺纹孔，推杆安装块通过内螺纹孔安装在数控推杆传动丝杆上，所述的数控三轴龙门滑台包括有X方向轴、Y方向轴和Z方向轴，数控三轴龙门滑台安装在热台上，超声波涂铟机安装在Z方向轴上，N的取值为3-10。
本发明的进一步技术方案是：N的取值为7。
所述靶材推杆为长方体，靶材推杆一端的推杆安装块上还设置有用于限制靶材推杆仅对向前运动的靶材施力的推杆转动挡片。
所述的数控三轴龙门滑台的Z方向轴上还设置有涂铟过程中给超声波涂铟机施加向上拉力的涂铟机拉力弹簧。
本发明的另一技术方案是：一种平面靶材背面金属化方法，采用上述的平面靶材背面金属化设备，其中，N的取值为7，超声波涂铟机位于中间一个单温区热台的上方，包括以下步骤：
（1）按进料方向，将7个单温区热台的温度通过热台温控箱依次设置为50℃、100℃、150℃、200℃、150℃、100℃、50℃；
（2）将平面靶材放到第一个温度为50℃的单温区热台上加热，停顿至平面靶材温度为45-55℃时，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第二个温度为100℃的单温区热台上加热，停顿至平面靶材温度为95-105℃时，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第三个温度为150℃的单温区热台上加热，停顿至平面靶材温度为145-155℃时，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第四个温度为200℃的单温区热台上加热，启动超声波涂铟机开始对平面靶材进行涂铟，涂铟过程由数控三轴龙门滑台控制超声波涂铟机的移动路径，涂铟完成后，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第五个温度为150℃的单温区热台上降温，停顿至平面靶材温度为145-155℃时，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第六个温度为100℃的单温区热台上降温，停顿至平面靶材温度为95-105℃时，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第七个温度为50℃的单温区热台上降温，最后由人工将平面靶材取下热台，金属化完成。
所述的平面靶材背面金属化设备的靶材推杆为长方体，靶材推杆一端的推杆安装块上还设置有用于限定靶材推杆仅对向前运动的靶材施力的推杆转动挡片；所述平面靶材背面金属化方法采用连续性生产方式，当数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将第一个单温区热台上平面靶材推到后一个单温区热台上后，数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆后退复位，然后再将另一块平面靶材放到第一个单温区热台上加热，如此反复，以实现连续性生产。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1、本发明平面靶材的移动是通过数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆完成，超声波涂铟机的工作路线是通过数控三轴龙门滑台控制，即平面靶材的移动过程和超声波涂铟机的工作过程能够全面实现自动化，不需要人工操作。工人仅需要将平面靶材放上和取下热台，相对于现有人工手持超声波涂铟机的工作方式，本发明可实现自动涂铟、多温区流水作业，降低工人的劳动强度并改善作业环境。
2、本发明能够实现连续性的生产，分多个单温区热台进行加热和降温的工作，可提高操作效果和工作效率，解决了现有工作方式等待热台降温时间长，效率低下的问题。
下面，结合附图和实施例对本发明之一种平面靶材背面金属化设备及方法的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：本发明之一种平面靶材背面金属化设备结构示意图。
图2：本发明之单温区热台结构示意图（安装有热台温控箱）。
图3：本发明之数控三轴龙门滑台结构示意图（安装有超声波涂铟机）。
图4：本发明之靶材推杆、推杆安装块和推杆转动挡片结构示意图。
图5：图4的A部放大图。
图6：本发明之靶材推杆推动平面靶材前进的结构示意图。
图7：本发明之靶材推杆后退复位的结构示意图。
图中：1-热台，11-单温区热台，12-丝杆安装槽，2-热台温控箱，3-数控推杆传动丝杆，4-靶材推杆，41-推杆转动挡片，42-转轴，5-数控三轴龙门滑台，51-X方向轴，52- Y方向轴，53-Z方向轴，54-步进电机，6-超声波涂铟机，7-丝杆安装块，8-丝杆电机，9-推杆安装块，10-涂铟机拉力弹簧。
P表示平面靶材。
图6-图7中，实心箭头表示平面靶材的运动方向，空心箭头表示靶材推杆的运动方向，虚线框表示无外力时靶材推杆的自然状态。
具体实施方式
实施例1：一种平面靶材背面金属化设备，如图1～图3所示，包括热台1、靶材推杆4、数控推杆传动丝杆3、数控三轴龙门滑台5、超声波涂铟机6和用于控制热台温度的热台温控箱2，所述的热台是由N个单温区热台11组成，热台的两侧边缘设置有丝杆安装槽12，所述热台温控箱的数量与单温区热台相同，每个单温区热台上配套安装一个热台温控箱，每个单温区热台的温度在0-300度可调，可分成多个温区；数控推杆传动丝杆3设置有两根，两根数控推杆传动丝杆通过丝杆安装块7分别安装在丝杆安装槽12内，数控推杆传动丝杆的一端安装有丝杆电机8，所述的靶材推杆4设置有N-1根，靶材推杆间隔一个单温区热台宽度的距离通过推杆安装块9安装在两根数控推杆传动丝杆3上并位于热台上方，所述靶材推杆的两端通过转轴42安装在推杆安装块上，推杆安装块开有内螺纹孔，推杆安装块通过内螺纹孔安装在数控推杆传动丝杆3上，所述的数控三轴龙门滑台5包括有X方向轴51、Y方向轴52和Z方向轴53，数控三轴龙门滑台安装在热台上，超声波涂铟机6安装在Z方向轴上,N的取值为7。
作为本实施例的一种变换,N的取值还可以根据实际需要变化，一般N的取值为3-10。
本实施例中，所述靶材推杆4为长方体，靶材推杆一端的推杆安装块9上还设置有用于限制靶材推杆仅对向前运动的靶材施力的推杆转动挡片41（如图4-图5所示），推杆转动挡片41位于靶材推杆4后方（按照平面靶材的移动方向限定前后）且与于靶材推杆4间隔一定距离布置，即推杆转动挡片41使推杆可以顺时针转动但不能逆时针转动，避免推杆往回运动的时候，推走后面的靶材（如图6-图7所示）。作为一种变化，还可以采用其他的结构用于限制靶材推杆仅对向前运动的靶材施力。
本实施例中，所述的数控三轴龙门滑台的Z方向轴53上还设置有涂铟过程中给超声波涂铟机施加向上拉力的涂铟机拉力弹簧10；当数控三轴龙门滑台使超声波涂铟机向下运动接触到平面靶材后，涂铟机拉力弹簧有个反作用力避免超声波涂铟机压力过大而损坏平面靶材。作为一种变换，在能够保证超声波涂铟机压力合适的情况下，也可以不设置涂铟机拉力弹簧。
实施例2：一种平面靶材背面金属化方法，采用实施例1所述的平面靶材背面金属化设备，超声波涂铟机位于中间一个单温区热台的上方，包括以下步骤：
（1）按进料方向，将7个单温区热台11的温度通过热台温控箱2依次设置为50℃、100℃、150℃、200℃、150℃、100℃、50℃；
（2）将平面靶材放到第一个温度为50℃的单温区热台上加热，停顿至平面靶材温度为45-55℃时，由数控推杆传动丝杆3驱动靶材推杆4前进，将平面靶材推到相邻的第二个温度为100℃的单温区热台上加热，停顿至平面靶材温度为95-105℃时，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第三个温度为150℃的单温区热台上加热，停顿至平面靶材温度为145-155℃时，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第四个温度为200℃的单温区热台上加热，启动超声波涂铟机6开始对平面靶材进行涂铟，涂铟过程由数控三轴龙门滑台5控制超声波涂铟机的移动路径，涂铟完成后，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第五个温度为150℃的单温区热台上降温，停顿至平面靶材温度为145-155℃时，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第六个温度为100℃的单温区热台上降温，停顿至平面靶材温度为95-105℃时，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第七个温度为50℃的单温区热台上降温，最后由人工将平面靶材取下热台，金属化完成。
实施例2中，所述平面靶材背面金属化方法采用连续性生产方式，当数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将第一个单温区热台上平面靶材推到后一个单温区热台上后，数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆后退复位，然后再将另一块平面靶材放到第一个单温区热台上加热，如此反复，以实现连续性生产，即加工过程中，可以进行流水作业。
实施例2的生产过程中，数控三轴龙门滑台5的步进电机54和丝杆电机8可编程控制，实现编程自动涂铟和自动移动平面靶材。作为一种变换，也可以采用手动人工控制。
本发明所述的数控三轴龙门滑台5的具体结构与现有技术相同，此处不再赘述。
Claims (6)
1.一种平面靶材背面金属化设备，其特征在于：包括热台（1）、靶材推杆（4）、数控推杆传动丝杆（3）、数控三轴龙门滑台（5）、超声波涂铟机（6）和用于控制热台温度的热台温控箱（2），所述的热台是由N个单温区热台（11）组成，热台的两侧边缘设置有丝杆安装槽（12），所述热台温控箱的数量与单温区热台相同，每个单温区热台上配套安装一个热台温控箱，数控推杆传动丝杆（3）设置有两根，两根数控推杆传动丝杆通过丝杆安装块（7）分别安装在丝杆安装槽（12）内，数控推杆传动丝杆的一端安装有丝杆电机（8），所述的靶材推杆（4）设置有N-1根，靶材推杆间隔一个单温区热台宽度的距离通过推杆安装块（9）安装在两根数控推杆传动丝杆（3）上并位于热台上方，所述靶材推杆的两端通过转轴（42）安装在推杆安装块上，推杆安装块开有内螺纹孔，推杆安装块通过内螺纹孔安装在数控推杆传动丝杆（3）上，所述的数控三轴龙门滑台（5）包括有X方向轴（51）、Y方向轴（52）和Z方向轴（53），数控三轴龙门滑台安装在热台上，超声波涂铟机（6）安装在Z方向轴上，N的取值为3-10。
2.根据权利要求1所述的一种平面靶材背面金属化设备，其特征在于：N的取值为7。
3.根据权利要求1或2所述的一种平面靶材背面金属化设备，其特征在于：所述靶材推杆（4）为长方体，靶材推杆一端的推杆安装块（9）上还设置有用于限制靶材推杆仅对向前运动的靶材施力的推杆转动挡片（41）。
4.根据权利要求1或2所述的一种平面靶材背面金属化设备，其特征在于：所述的数控三轴龙门滑台的Z方向轴（53）上还设置有涂铟过程中给超声波涂铟机施加向上拉力的涂铟机拉力弹簧（10）。
5.一种平面靶材背面金属化方法，其特征在于：采用权利要求1所述的平面靶材背面金属化设备，其中，N的取值为7，超声波涂铟机位于中间一个单温区热台的上方，包括以下步骤：
（1）按进料方向，将7个单温区热台（11）的温度通过热台温控箱（2）依次设置为50℃、100℃、150℃、200℃、150℃、100℃、50℃；
（2）将平面靶材放到第一个温度为50℃的单温区热台上加热，停顿至平面靶材温度为45-55℃时，由数控推杆传动丝杆（3）驱动靶材推杆（4）前进，将平面靶材推到相邻的第二个温度为100℃的单温区热台上加热，停顿至平面靶材温度为95-105℃时，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第三个温度为150℃的单温区热台上加热，停顿至平面靶材温度为145-155℃时，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第四个温度为200℃的单温区热台上加热，启动超声波涂铟机（6）开始对平面靶材进行涂铟，涂铟过程由数控三轴龙门滑台（5）控制超声波涂铟机的移动路径，涂铟完成后，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第五个温度为150℃的单温区热台上降温，停顿至平面靶材温度为145-155℃时，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第六个温度为100℃的单温区热台上降温，停顿至平面靶材温度为95-105℃时，由数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将平面靶材推到相邻的第七个温度为50℃的单温区热台上降温，最后由人工将平面靶材取下热台，金属化完成。
6.根据权利要求5所述的一种平面靶材背面金属化方法，其特征在于：所述的平面靶材背面金属化设备的靶材推杆为长方体，靶材推杆一端的推杆安装块上还设置有用于限定靶材推杆仅对向前运动的靶材施力的推杆转动挡片；所述平面靶材背面金属化方法采用连续性生产方式，当数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆前进，将第一个单温区热台上平面靶材推到后一个单温区热台上后，数控推杆传动丝杆驱动靶材推杆后退复位，然后再将另一块平面靶材放到第一个单温区热台上加热，如此反复，以实现连续性生产。
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